电动机分类及特点

1、电动机分类及特点第一页，共35页。电动机分类及特点 不得不承认，现阶段制约电动车发展或者性能的因素很大一部分都源自电池技术，在上面的文章中我们介绍了目前市面上能够买到的电动车所使用的电池类型。电池的充放电速度以及能量密度固然重要，但作为驱动车轮的电机，它本身的性能也会影响电动车的行驶表现。就像电池一样，各厂商在电动机的应用方面也在摸索中前行。 第二页，共35页。相比之下，电动机的发展趋势还是更明朗一些，从现已成熟的电动机技术来看，开关磁阻电动机在各个技术特性方面似乎更符合电动车的使用需要，但尚未得到普及，永磁同步电动机已经开始装配在一些量产车上，例如腾势、宝马i3，应用较广泛的是异步电动机，此

2、外，如果按电流类型划分还可分为直流电动机和交流电动机两种。通过下面的表格，我们可以先大致了解下4种较为典型的电动机的性能特性。 第三页，共35页。第四页，共35页。无刷直流电动机 电池储存电能，电能是以直流电的方式从电池输出经过转换器传至电动机。直流电动机按有刷直流电动机和无刷直流电动机区分，有刷直流电动机因维护不方便被无刷直流电动机取代，无刷直流电动机已成为入门级电动车所使用的最为普遍的一种类型。 第五页，共35页。第六页，共35页。无刷直流电动机在技术特性上，无刷直流电动机可分为具有直流电动机特性的无刷直流电动机以及具有交流电动机特性的无刷直流电动机。我们所讨论的范畴仅限较为主流的直流电动

3、机特性的无刷直流电动机。 第七页，共35页。无刷直流电动机根据电动车对电动机的技术要求，直流电动机能够满足电动车运行的基本需求，另外，无刷直流电动机也不需要用户在用车期间去考虑它的维护问题，基于这样的特性，无刷直流电动机成为入门级电动车的首选。 第八页，共35页。第九页，共35页。无刷直流电动机之所以说它是入门级电动机的首选是因为这种电动机自身也存在一些弊端，这些弊端会成为阻碍它在电动车行业里的发展。 第十页，共35页。无刷直流电动机直流电动机的转速范围不算宽泛，而且最高转速仅为6000rpm左右，这样的转速属性很难满足电动车的工况需求，所以，有些厂商通过为其匹配二级减速器或具备一定传动齿比范

4、围的CVT变速箱来弥补直流电动机在转速方面的短处。显然，这样的技术结构在空间布置以及重量控制方面对整车的设计都有不利的影响。当然，也可以只为电动机匹配一个单级减速器，但车辆的动力性能以及最高车速都会受到影响。 第十一页，共35页。为什么现在异步电动机应用最广泛？ 一款产品或者一种技术得到广泛应用的原因一定离不开成本和功能这两方面的平衡，异步电动机在电动车领域的普及就能说明这一点。异步电动机的拥趸者中除了国内大多数厂商推出的电动车产品外，还包括在电动车阵营中独树一帜的特斯拉MODELS。在技术方面，异步电动机为什么能够得到普及？ 第十二页，共35页。第十三页，共35页。第十四页，共35页。异步电

5、动机异步电动机也可被归纳到交流电动机范畴。变频调速是电动机首先要具备的功能，因为，纯电动车的车轮由电动机和差速器组成的传动机构进行驱动，电动机本身的转速范围即可满足车辆的行驶需要，因此，从技术结构来看，变速箱不再是整个动力系统的必要装置，但是，在变频调速的性能方面，还是对电动机提出了较高的要求，另外，倒车也是日常驾驶时经常遇到的问题，所以，还需要电动机能够自如的在正反转状态间切换。 第十五页，共35页。第十六页，共35页。异步电动机异步电动机具备变频调速的能力，其效果相当于我们所理解的装配有无级变速箱的车辆在加速时发动机转速与车速较为线性的对应关系。而上面提到的倒车问题，异步电动机也可轻易通过

6、自身正反转的切换给予满足。 第十七页，共35页。第十八页，共35页。异步电动机异步电动机实现动能回收也更为容易。车辆滑行或制动时，车轮反拖电动机转动，在这个工况下，电动机可进行发电并将电能回收到电池中，以此延长车辆的续航里程。 第十九页，共35页。第二十页，共35页。异步电动机功能上能够满足电动车的技术需求，但其自身结构并不复杂，由此带来的是坚固耐用、工作状态稳定、成本易控等优势。 第二十一页，共35页。更好的电动机是什么类型 永磁同步电动机 事实上，永磁同步电动机的结构与上面提到的直流电动机相似，这样便可具备无刷直流电动机结构简单、运行可靠、功率密度大、调速性能好等特点。与此同时，由于永磁同

7、步电动机采用的驱动方式不同于直流电动机，所以，在噪音以及控制精度环节，永磁同步电动机更胜一筹。 第二十二页，共35页。第二十三页，共35页。第二十四页，共35页。第二十五页，共35页。第二十六页，共35页。永磁同步电动机永磁同步电动机的使用对于电动车的乘坐舒适性也有帮助。通常情况下，我们把乘员舱的静音性当做衡量一款汽车舒适性的因素之一，对于一般用户而言，这样的衡量标准电动车同样适用。目前的电动车大多只提供一级减速器，所以，电动机的转速较高，受电动机驱动方式、装配精度以及各个部件间的匹配等因素影响，车辆行驶时电动机发出的噪音有可能影响到车内乘员的乘坐舒适性。当然，我们并不能否然整车隔音工程的作用

8、，但仅评价对噪音源的控制，永磁同步电动机还是有一定优势，另外，它的体积也更小，换言之，布置更为灵活，更轻的自重对整车重量也有所贡献。宝马i3所使用的正是永磁同步电动机。 第二十七页，共35页。第二十八页，共35页。特斯拉为什么不用永磁同步电动机 第二十九页，共35页。永磁同步电动机从技术优势来看，永磁同步电动机应该成为高端电动车必用的一个类型，但事情也没有这么绝对，特斯拉MODELS使用的则是上面介绍的异步电动机类型，尽管在重量和体积方面，异步电动机并不占优势，但其转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速即使不匹配二级差速器也能够满足该级别车型高速巡航的转速需求，至于重量对续航里程的

9、影响，高能量密度的18650电池能够“掩盖”电机重量的劣势。此外，异步电机稳定性优秀也是特斯拉选择其的重要原因。 第三十页，共35页。开关磁阻电动机 开关磁阻电动机是一个很具发展潜力的电动机，在同样具备结构简单、坚固耐用、工作可靠、效率高等优势外，它的调速系统可控参数多和经济指标比上述电动机都要好。功率密度也更高，这意味着电动机在重量更轻且功率大，当电流达到额定电流的15%时即可实现100%的起动转矩。另外，更小的体积也使得电动车的整车设计更为灵活，可以将更大的空间贡献给车内，更为重要的是，这种电动机的成本也不高。 第三十一页，共35页。说了这么多优点，那为什么这类电动机还无法得到普及呢？ 虽然开关磁阻电动机的结构简单，但控制系统的设计相对复杂，特别是在研发阶段，现有技术很难为其建立准确的数学模型。在实际运转过程中，电动机本身发出的噪音以及振动是电动车无法“容忍”的，尤其是负载运行的工况下，这两点尤为明显。综上所述，这类电动机或许在未来能够通过技术优化克服致命硬伤的前提下，广泛应用于电动车领域，能够帮助电动车的续航里程有所提升。 第三十二页，共35页。